水性環氧瀝青防水粘結層在高速公路橋面上的應用研究

袁曉偉　曾慶偉　張海川

摘 要：文章依托江蘇省徐（州）至濟（寧）高速公路工程提出新型水性環氧瀝青水泥混凝土橋面防水粘結材料，并進行相關性能試驗，研究其施工工藝、現場檢測辦法，最終形成水性環氧瀝青橋面防水粘結材料應用研究成果。

關鍵詞：水性環氧瀝青；防水粘結層；高速公路；橋面

1 概述

橋面鋪裝是橋梁建設中重要的功能性結構，直接承受行車荷載、梁體變形和環境因素的作用。一方面直接影響車輛行駛的舒適性，同時還對橋梁結構提供有效防護，防止雨水下滲，另一方面還可保證橋梁結構的耐久性。橋面鋪裝的建設質量直接影響著整個路面的運營質量和服務水平，甚至影響橋梁的使用壽命。近年來，針對橋面鋪裝存在的諸多問題，國家和相關部門進行過多次專題立項研究，其中橋面防水粘結層是研究的重點之一。防水粘結層主要起到將瀝青鋪裝層與水泥混凝土橋面牢固粘接聯成一整體的作用，同時還能防止水透過界面而造成的水損害。保證防水粘結層的使用質量是防止橋面鋪裝病害，提高橋面結構耐久性的關鍵。

2 現場實施

選取濟徐高速徐州段JX-23標鄭集互通C匝道橋右半幅第二聯做為試驗段橋面，橋面防水粘結層采用水性環氧瀝青，施工前用拋丸法去除混凝土橋面浮漿及雜物，然后用高壓水沖洗干凈，干燥后用高壓吹風機吹掃再灑布瀝青材料。在灑布材料前，在現場先人工刷涂一試驗塊，檢測當時當地的氣溫、濕度、地面溫度、日照、橫坡、縱坡、混凝土橋面的縫隙率、吸水性等。

用智能型灑布車噴灑材料，常溫灑布，灑布用量為0.9kg/m2～1.0kg/m2。灑布時在橋面放置具有一定面積的方盤，用以檢測灑布量。材料灑布后進行自然養護，在材料干燥前不許人員和車輛進入，待防水粘結層材料干燥后，即可進行瀝青混合料攤鋪。

3 現場檢測

水性環氧瀝青防水粘結層干燥后，即與水泥混凝土橋面牢固粘結，且材料能滲入水泥混凝土的細微裂縫中，對橋面起到防水功能；材料干燥硬化后，可在其上通行各種工程車輛和攤鋪機。

為比較其它防水粘結層材料的力學性能，同時在現場隨機選取不同段落采用不同材料作為橋面防水層，各種防水材料試驗段同時施工同時進行混合料攤鋪和現場檢測。

3.1 施工工藝性分析

不同防水粘結層材在施工中有如下特點：（1）普通防水層材料施工時，為避免“粘輪”“翹皮”現象需要撒布碎石，但無法保證0.3MPa下不透水性，因為在碾壓時，防水層還屬于流態化，很軟且溫度很高，碎石在碾壓中完全可將厚度不足1mm防水層硌破穿孔。（2）橡膠瀝青灑布溫度最高，灑布量也最大；SBS改性瀝青灑布溫度略低些，但仍維持在高位，水性環氧瀝青常溫灑布、冷用，灑布量也比較低，節約能源，由此表明較之于橡膠瀝青或SBS改性熱瀝青，水性環氧瀝青的工程經濟性更佳。（3）環氧瀝青材料粘度適中，粘溫性好，易于噴灑，方便施工，且材料環保對周邊環境無污染；常溫使用無需加熱，大大節約能量、降低成本和方便施工。（4）水性環氧瀝青的儲存穩定性可達15天，且能很快滲入橋面混凝土縫隙中，水分蒸發后，滲入縫隙的材料與面層材料形成連續相，保護了水泥混凝土橋面，起到防水效果，同時與混凝土有很強的附著力，從微觀結構上保證防水粘結層與橋面混凝土之間的牢固粘接。

3.2 現場檢測力學性能分析

對試驗段橋面與對比段進行抗剪強度與抗拉拔強度檢測，測試結果顯示在路面溫度40℃條件下，NKY環氧瀝青橋面段的抗剪強度和抗拉拔強度分別為0.45MPa和0.35MPa，SBS改性熱噴瀝青橋面段分別為0.22MPa和0.14MPa。根據《公路工程質量檢驗標準》JTG F80/1-2004的要求防水層抗剪強度不小于設計要求且≥0.4MPa（常溫）≥0.3MPa（氣溫≥35℃），抗拉拔強度不小于設計要求且≥0.3MPa（常溫）≥0.2MPa（氣溫≥35℃）。測試結果說明：（1）水性環氧瀝青無論是剪切強度還是拉拔強度（粘結強度），完全符合《公路工程質量檢驗標準》JTG F80/1-2004的技術要求。（2）SBS改性熱瀝青+預拌碎石，無論是剪切強度，還是拉拔強度（粘結強度），均低于水性環氧瀝青橋面防水粘結層，且不滿足《公路工程質量檢驗標準》JTG F80/1-2004的技術要求。

4 工程經濟分析

水性環氧瀝青材料具有較高的固含量，在橋面防水層用量0.8kg/m2～1.0kg/m2的情況下，單位面積造價與橡膠瀝青橋面材料相近，但考慮到不撒布碎石與冷施工，其綜合造價比橡膠瀝青更有優勢。

目前，常用雙組分環氧瀝青類粘層材料主要用在鋼橋面上。進口環氧瀝青造價遠高于35元/平米，國產雙組分環氧瀝青也要達到28元/平米。由此可見，價格適中又不用撒布碎石的水性環氧瀝青類粘層材料將成為建設、施工單位的首選。

5 結束語

本項目通過對水性環氧瀝青橋面防水粘結材料的理化指標、使用性能及耐久性能的大量試驗，結合工程實際應用與檢測，在與同類產品的對比中，對力學性能、可施工性及經濟性作了較為全面的分析與研究，主要結論如下：（1）水泥混凝土橋梁病害的主要原因在于：在苛刻條件下剪應力已達0.4MPa，防水粘結層易于出現剪切破壞，從而導致瀝青鋪裝層病害的發生。因此，在防水粘結材料的設計和選型、性能試驗以及現場檢測中，對抗剪強度應予以足夠的重視；（2）根據防水粘接層對力學特性、耐久性能、可施工性及工程經濟性的客觀要求，結合交通行業及國家相關標準，提出了防水粘結材料的理化標準、使用性能與耐久性能所涉及的各個試驗項目、試驗條件和指標要求，并對其依據和合理性進行了分析；（3）水性環氧瀝青材料具有優良的低溫柔韌性、耐熱性，以及不透水性和抗硌破穿孔性，無論是常溫還是高溫其剪切和拉拔強度遠超對比材料，且耐久性能也較好。在抗凍融-水損循環，熱老化，持久冷凍，耐堿腐蝕和耐鹽水腐蝕后，其剪切強度均維持在很高的水平；（4）試驗段表明水性環氧瀝青材料的施工具有很大優越性，主要表現在：a.施工時對周邊大氣無污染；b.無需現場調配，可直接使用，不受容留時間的限制；c.粘度適中、穩定，無需加稀釋劑就能用灑布車方便灑布；d.常溫使用，節約能源；e.灑布后數小時內能快速干燥，不粘輪，不翹皮，能在最短時間開放交通；f.無需撒布碎石；（5）現場檢測表明水性環氧瀝青防水粘結層具有優良的抗剪強度和抗拉拔強度；（6）從綜合工程造價來看，水性環氧瀝青防水粘結層材料更具優勢，而且施工方便，在環氧瀝青同類產品中價格最低，工程經濟性頗佳，值得大范圍推廣使用。

參考文獻

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